DE102018206202A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (100), mit mehreren Zylindern (4), einem Frischluftsystem (2) und einem Abgassystem (3), in denen im Betrieb Druckpulsationen auftreten und mit wenigstens einem peripheren Aktor (9, 11, 13, 15, 17) mit: Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1); Bestimmen einer globalen Aktorstellung (GA); Einstellen der globalen Aktorstellung (GA); Ermitteln einer relativen Aktorvariation (RA), Verändern der globalen Aktorstellung (GA) um die relative Aktorvariation (RA), wobei die relative Aktorvariation (RA) verbrennungstaktsynchron derart erfolgt, dass eine mittels der relativen Aktorvariation (RA) bewirkte Veränderung der Druckpulsation eine Wunschgasmenge und/oder eine -zusammensetzung im Zylinder (4), im Frischluftsystem (2) und/oder im Abgassystem (3) verbrauchs- und/oder emissionsminimierend einstellt. Die Erfindung betrifft weiter einen Verbrennungsmotor (1) mit einer Steuerung (20, 20a, 20b, 20c), die dazu ausgebildet ist das Verfahren durchzuführen sowie ein Fahrzeug (100) mit einem solchen Verbrennungsmotor (19).Method for operating an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle (100), having a plurality of cylinders (4), a fresh air system (2) and an exhaust system (3) in which pressure pulsations occur during operation and having at least one peripheral actuator (9, 11, 13, 15, 17) comprising: detecting an operating state of the internal combustion engine (1); Determining a global actuator position (GA); Setting the global actuator position (GA); Determining a relative actuator variation (RA), changing the global actuator position (GA) by the relative actuator variation (RA), wherein the relative actuator variation (RA) combustion timing synchronizes such that a change in pressure pulsation caused by the relative actuator variation (RA) represents a desired gas amount and / or a composition in the cylinder (4), in the fresh air system (2) and / or in the exhaust system (3) consumption and / or minimizing emissions setting. The invention further relates to an internal combustion engine (1) having a controller (20, 20a, 20b, 20c) which is designed to carry out the method and a vehicle (100) having such an internal combustion engine (19).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.

Verbrennungsmotoren werden mobil, insbesondere bei Straßenfahrzeugen, aber auch bei Luft- und Wasserfahrzeugen eingesetzt sowie stationär für Antriebsaggregate oder zur Energieerzeugung (Kraft-Wärmekopplungseinrichtung).Internal combustion engines are mobile, especially in road vehicles, but also used in aircraft and water vehicles and stationary for drive units or for energy production (combined heat and power plant).

Ein Verbrennungsmotor umfasst in der Regel einen Motorblock mit einem oder meist mehreren Zylindern mit hubverstellbaren Kolben (sog. Kolbenmotoren bzw. Hubkolbenmotoren). Die Gaswechselvorgänge in den Zylindern bzw. im Brennraum werden mit Einlass- und Auslassventilen (Gaswechselventile) gesteuert. Zur Frischluftversorgung ist ein Frischluftsystem vorgesehen, welches die Zylinder mit Frischluft versorgt. Typischerweise umfasst ein Frischluftsystem einen Frischluftkanal, einen Frischluftverteiler, von dem einzelne Frischluftrohre zu jeweils einem Zylinder führen.An internal combustion engine generally comprises an engine block with one or more cylinders with stroke-adjustable pistons (so-called piston engines or reciprocating piston engines). The gas exchange processes in the cylinders or in the combustion chamber are controlled by inlet and outlet valves (gas exchange valves). For the supply of fresh air, a fresh air system is provided which supplies the cylinders with fresh air. Typically, a fresh air system comprises a fresh air duct, a fresh air manifold, from which individual fresh air pipes lead to a respective cylinder.

Das Abgassystem ist ähnlich aufgebaut, die Abgasströme der einzelnen Zylinder werden über einen Abgaskrümmer gesammelt und über einen Abgaskanal ausgestoßen.The exhaust system has a similar structure, the exhaust gas flows of the individual cylinders are collected via an exhaust manifold and discharged via an exhaust passage.

Bei modernen Motoren sind Frischluftsystem und Abgassystem mechanisch und strömungstechnisch eng miteinander verzahnt. Über Abgasturbolader wird ein Teil der Abgasenergie genutzt, um die zugeführte Frischluft zu verdichten, die Abgasströme selbst können über eine Hochdruckabgasrückführung direkt in den Frischluftstrom abgezweigt werden, in gleicher Weise können auch die einer Abgasnachbehandlung unterzogenen Abgasströme (z.B. Abgaskatalysator, Rußfilter, Stickoxidreduktion) der Frischluft zugeführt werden (Niederdruckabgasrückführung). Sowohl im Frischluftsystem als auch im Abgassystem treten bei Kolbenmaschinen Druckpulsationen auf, die durch die Verbrennungszyklen beim zyklischen Betrieb des Hubkolbenmotors mit den typischen Phasen (Bsp. 4-Takt) Einlassen, Komprimieren, Verbrennen und Auslassen m Zylinder verursacht werden. Dazu gehören auch zyklische Kurzschlüsse des Brennraums zum Frischluft- und Abgassystem während Einlassen und Auslassen und damit verbundene Gasmassentransporte und Druckausgleiche zwischen den kurzgeschlossenen Teilabschnitten.In modern engines, the fresh air system and the exhaust system are closely interlinked mechanically and fluidically. About exhaust gas turbocharger part of the exhaust gas energy is used to compress the incoming fresh air, the exhaust streams themselves can be diverted via a high pressure exhaust gas recirculation directly into the fresh air flow, in the same way can exhaust gas treatment subjected exhaust gas streams (eg catalytic converter, soot filter, nitrogen oxide reduction) of the fresh air be fed (low pressure exhaust gas recirculation). Both in the fresh air system and in the exhaust system occur in piston engines pressure pulsations caused by the combustion cycles in the cyclical operation of the reciprocating engine with the typical phases (eg 4-stroke) intake, compression, combustion and exhaust m cylinder. This also includes cyclic short circuits of the combustion chamber to the fresh air and exhaust system during intake and exhaust and related gas mass transport and pressure equalization between the short-circuited sections.

Zur Steuerung der Abgas- und Frischluftströme sind unterschiedliche periphere Aktoren vorgesehen. Damit werden im Zusammenhang mit dieser Anmeldung insbesondere Klappen und Ventile wie z.B. die Drosselklappe, VTG-Schaufelwegverstellung (für Turbolader mit verstellbarer Turbinengeometrie), ATL-Wastegate-Ventile, Hochdruckabgasrückführungsventile und Niederdruckabgasrückführungsventile bezeichnet. Diese Aktoren dienen dazu, die vom Motor angesaugte Gasmasse und deren Zusammensetzung aus Frischluft und Abgas einzustellen. Die VTG-Schaufelwegverstellung dient beispielsweise dazu, einen Ladedruck einzustellen, die Drosselklappenverstellung regelt den Saugrohrdruck und damit die angesaugte Gasmenge, ein Abgasrückführungsventil stellt einen rückgeführten AGR-Massenstrom ein und verändert damit die Qualität (Zusammensetzung) und die Quantität (Druck, Temperatur) der dem Brennraum (Zylinder) zugeführten Gasmasse.To control the exhaust and fresh air streams different peripheral actuators are provided. Thus, in the context of this application, in particular flaps and valves such as e.g. throttle, VTG vane travel adjustment (for turbocharger with variable turbine geometry), ATL wastegate valves, high pressure EGR valves, and low pressure EGR valves. These actuators serve to adjust the gas mass drawn in by the engine and its composition of fresh air and exhaust gas. For example, the VTG bucket travel adjustment is used to set a boost pressure, the throttle valve adjustment regulates the intake manifold pressure and thus the amount of gas sucked in, an exhaust gas recirculation valve sets a recirculated EGR mass flow and thus changes the quality (composition) and the quantity (pressure, temperature) of the Combustion chamber (cylinder) supplied gas mass.

Die angesaugte Gasmasse (beschrieben durch Druck, Temperatur und Zusammensetzung) bestimmt entscheidend die Qualität des Verbrennungsprozesses hinsichtlich des Verbrauches und der resultierenden Emissionen. Beispielsweise werden über die Drosselklappe und die VTG-Stellung das Druckniveau im Saugrohr und im Abgaskrümmer verstellt. Diese beiden Drücke beeinflussen unmittelbar die resultierenden Ladungswechselverluste des Verbrennungsmotors und damit auch den Verbrauch.The aspirated gas mass (described by pressure, temperature and composition) decisively determines the quality of the combustion process in terms of consumption and the resulting emissions. For example, the pressure level in the intake manifold and in the exhaust manifold are adjusted via the throttle flap and the VTG position. These two pressures directly affect the resulting charge cycle losses of the internal combustion engine and thus the consumption.

Die sog. Spüldifferenz zwischen diesen beiden Drücken ermöglicht überhaupt eine Abgasrückführung. Die Qualität und die Menge des rückgeführten Abgases beeinflusst die Emissionen als wichtigen zweiten Zielparameter. Die Abgasrückführung kann dabei sowohl intern über die Ladungswechselsteuerorgane (Frisch- und Abgasventile), aber auch ergänzt über Abgasrückführungsventile in der Motorperipherie eingestellt werden.The so-called irrigation difference between these two pressures allows exhaust gas recirculation at all. The quality and quantity of EGR influence emissions as an important second target parameter. The exhaust gas recirculation can be adjusted both internally via the charge cycle control (fresh and exhaust valves), but also supplemented by exhaust gas recirculation valves in the engine periphery.

Die oben erwähnten Druckpulsationen entstehen durch den Arbeitstakt des Verbrennungsmotors und setzen sich in der Peripherie des Motors fort. Damit variieren über den Arbeitstakt aller Zylinder die Drücke und Massenströme auch in den peripheren Bereichen des Abgassystems und des Frischluftsystems. Diese Pulsationen verändern sich entsprechend den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors. Die Aktoren werden in Bezug auf die Pulsationen und im Hinblick auf einen bestimmten Betriebszustand quasi stationär eingestellt, das heißt, sie verändern sich nicht hinsichtlich der Druck- und Volumenpulsationen.The above-mentioned pressure pulsations arise due to the power stroke of the internal combustion engine and continue in the periphery of the engine. Thus, the pressures and mass flows also vary in the peripheral areas of the exhaust system and the fresh air system over the working cycle of all cylinders. These pulsations change according to the operating conditions of the internal combustion engine. The actuators are quasi-stationary in relation to the pulsations and with regard to a certain operating state, that is, they do not change with respect to the pressure and volume pulsations.

Es gibt Ansätze, bei denen die Frischluftzufuhr nicht nur betriebszustandsabhängig, sondern verbrennungstaktsynchron optimiert werden soll. Damit ist es im Prinzip möglich, die Frischluftzufuhr nicht nur global, sondern einzeln für jeden Zylinder zu optimieren und anzugleichen. In der DE 10 2010 061 859 A1 ist dazu ein Ansatz beschrieben, bei dem die Frischluftanlage ein Zusatzventil aufweist, das in einem Frischluftkanal angeordnet ist und so betrieben wird, dass sich Öffnungsphasen, in denen das Zusatzventil den Frischluftkanal öffnet und Schließphasen, in denen das Zusatzventil den Frischluftkanal schließt, abwechseln, wobei die Öffnungsphasen abhängig von einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine variiert werden, um diese Öffnungsphasen an den aktuellen Betriebszustand anzupassen. Die Anpassung der Öffnungsdauer erfolgt über eine Variation des Schließzeitpunkts dieser Öffnungsphase in Abhängigkeit seiner Phasenlage zum Kurbelwellenwinkel. Damit ist es möglich, die Frischluftzufuhr kurbelwellenwinkelabhängig und gegebenenfalls auch zylinderindividuell einzustellen. Der Ansatz erfordert jedoch ein Zusatzventil, welches zusätzlich zu den bereits vorhandenen oben angegebenen Aktoren erforderlich ist. Das in der DE 10 2010 061 859 angegebene Zusatzventil beruht auf einem Rotationsprinzip, bei dem die Variation stark eingeschränkt ist. Zum einen kann ein solches Ventil nur in „auf“ und „zu“ eingestellt werden und der Hubverlauf ist nur in engen Grenzen beeinflussbar. Ebenfalls sind die Zeitpunkte für „auf‟ und „zu“ nur in engen Grenzen variierbar.There are approaches in which the fresh air supply is not only operating state-dependent, but is also optimized Verbrennungsstaktsynchron. This makes it possible, in principle, to optimize and adjust the supply of fresh air not just globally, but individually for each cylinder. In the DE 10 2010 061 859 A1 For this purpose, an approach is described in which the fresh air system has an additional valve, which is arranged in a fresh air duct and operated so that Opening phases in which the additional valve opens the fresh air duct and alternate closing phases in which the additional valve closes the fresh air duct, wherein the opening phases are varied depending on a current operating state of the internal combustion engine to adapt these opening phases to the current operating state. The adjustment of the opening duration via a variation of the closing time of this opening phase as a function of its phase angle to the crankshaft angle. This makes it possible to adjust the fresh air supply crankshaft angle dependent and optionally also cylinder-specific. However, the approach requires an additional valve, which is required in addition to the already existing above-mentioned actuators. That in the DE 10 2010 061 859 specified additional valve is based on a rotation principle in which the variation is severely limited. On the one hand, such a valve can only be set to "open" and "closed" and the stroke course can only be influenced within narrow limits. Also, the times for "open" and "closed" can only be varied within narrow limits.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, bei dem die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwunden werden. Eine weitere Aufgabe kann darin gesehen werden, einen Verbrennungsmotor und ein Fahrzeug bereitzustellen, die geeignet sind, entsprechend einem solchen Verfahren betrieben zu werden.The object of the present invention is to provide a method for operating an internal combustion engine, in which the above-mentioned disadvantages are at least partially overcome. Another object may be seen to provide an internal combustion engine and a vehicle capable of being operated according to such a method.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1, den Verbrennungsmotor nach Anspruch 9 und das Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1, the internal combustion engine according to claim 9 and the vehicle according to claim 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the subclaims and the following description of preferred embodiments of the present invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei wenigstens einem der peripheren Aktoren (siehe oben) neben einer zeitlich mittleren - nachfolgend global benannten - Aktorstellung, die im Hinblick auf einen erfassten Betriebszustand des Verbrennungsmotors eingestellt wird, zusätzlich eine zeitlich relative Aktorvariation ermittelt wird und die globale Aktorstellung um diese relative Aktorvariation verändert wird. Dabei erfolgt die relative Aktorvariation verbrennungstaktsynchron derart, dass eine mittels der Aktorvariation bewirkte Veränderung der Druckpulsation, insbesondere im Frischluftsystem und/oder im Abgassystem, eine Gasmenge bzw. Wunschgasmenge und/oder eine -zusammensetzung im Zylinder, im Frischluftsystem und/oder im Abgassystem verbrauchs- und/oder emissionsminimierend einstellt. Es geht also letztlich darum, durch eine verbrennungstaktsynchrone Relativstellungsaufschaltung um eine betriebspunktabhängige mittlere (globale) Stellung der Aktoren n der Peripherie des Motors die Druckpulsationen zu verändern, um damit die Zielparameter des Verbrennungsprozesses (geringerer Verbrauch, geringere Emissionen) auf ein insgesamt verbessertes Niveau zu heben, da so die Prozesse zylinderindividuell verbessert, angepasst und gleichgestellt werden können.The inventive method is characterized in that at least one of the peripheral actuators (see above) in addition to a temporally middle - hereinafter globally named - Aktorstellung that is set with regard to a detected operating state of the internal combustion engine, additionally a temporally relative Aktorvariation is determined and the global actuator position is changed by this relative actuator variation. In this case, the relative actuator variation takes place in a combustion-synchronous manner such that a change in the pressure pulsation caused by the actuator variation, in particular in the fresh air system and / or in the exhaust system, consumes a gas quantity or desired gas quantity and / or composition in the cylinder, in the fresh air system and / or in the exhaust system. and / or minimizing emissions. Ultimately, therefore, the aim is to change the pressure pulsations by a combustion-point-synchronous relative positional connection to an operating-point-dependent average (global) position of the actuators n the periphery of the engine in order to raise the target parameters of the combustion process (lower consumption, lower emissions) to an overall improved level because the processes can thus be improved, adjusted and equated individually for each cylinder.

Diese so realisierte dynamische Ansteuerung erlaubt eine weitere Optimierung des Verbrennungsprozesses, die mit den klassischen Methoden (WT, Brennverfahrensentwicklung) nicht ohne weiteres realisierbar ist.This dynamic control realized in this way allows a further optimization of the combustion process, which can not be easily achieved with the classical methods (WT, combustion process development).

Wird das Verfahren zur optimierten Einstellung und Koordination eines oder mehrerer Aktoren genutzt, sind geringere Kraftstoffverbräuche und reduzierte Emissionen durch Nutzung der sowieso vorhanden Freiheitsgrade des Systems realisierbar. Die verbrennungstaktsynchrone Ansteuerung der Aktoren (Klappen und Ventile) erlaubt außerdem eine Gleichstellung und Optimierung der Arbeitsprozesse in den einzelnen Zylindern (insbesondere hinsichtlich der angesaugten Gasmenge und deren Zusammensetzung).If the method is used for the optimized setting and coordination of one or more actuators, lower fuel consumption and reduced emissions can be achieved by using the degrees of freedom of the system which are present anyway. The combustion cycle synchronous control of the actuators (flaps and valves) also allows equality and optimization of the working processes in the individual cylinders (in particular with regard to the amount of gas sucked in and their composition).

So kann beispielsweise eine Optimierung über die verbrennungstaktsynchrone Steuerbarkeit der Abgasrückführungsventile (Hochdruckabgasrückführung, interne Abgasrückführung über die Gaswechselventile und Niederdruckabgasrückführung) durch die Erzeugung bedarfsgerechter Druckgefälle zwischen Abgaskrümmer und Einlasssammler realisiert werden. Die Kombination aus mittlerer Position eines Aktors (globale Aktorstellung) und einem relativen Verlauf (relative Aktorvariation) ermöglicht die Weiternutzung der bestehenden Motorsteuerungsverfahren und deren Ergänzung, um die verbrennungsmotorsynchrone Ansteuerung, auf die ggf. wahlweise auch verzichtet werden kann.Thus, for example, an optimization via the combustion cycle synchronous controllability of the exhaust gas recirculation valves (high-pressure exhaust gas recirculation, internal exhaust gas recirculation via the gas exchange valves and low-pressure exhaust gas recirculation) can be realized by generating demand-dependent pressure gradient between exhaust manifold and intake manifold. The combination of the middle position of an actuator (global actuator position) and a relative course (relative Aktorvariation) allows the further use of the existing engine control methods and their addition to the combustion engine synchronous control, which optionally also can be omitted.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der jeweilige periphere Aktor als eine Drosselklappe, ein Hochdruckabgasrückführungsventil, ein Niederdruckabgasrückführungsventil, eine VTG-Verstellung und/oder eine Abgasklappe ausgebildet. Diese Aktoren beeinflussen maßgeblich Druck und Zusammensetzung der einzelnen Gasströme im Frischluftsystem und im Abgassystem. Über einen oder mehrere dieser Aktoren lässt sich die Kopplung dieser Systeme (mechanisch und strömungstechnisch) optimieren.In one embodiment of the method according to the invention, the respective peripheral actuator is designed as a throttle valve, a high-pressure exhaust gas recirculation valve, a low-pressure exhaust gas recirculation valve, a VTG adjustment and / or an exhaust gas flap. These actuators significantly influence the pressure and composition of the individual gas flows in the fresh air system and in the exhaust system. One or more of these actuators can be used to optimize the coupling of these systems (mechanical and fluidic).

In einer anderen Weiterbildung des Verfahrens umfasst die relative Aktorvariation einen relativen Sollverlauf, der über ein verbrennungstaktsynchron eingeprägtes Ansteuersignal, insbesondere einen verbrennungstaktsynchron eingeprägten Momentenverlauf des Aktuators beschrieben werden kann. Dabei kann es sich um ein Verstellmoment oder einen Verstellmomentverlauf handeln. Diese Ausführung ist besonders für elektrisch bzw. elektromotorisch angesteuerte Aktoren vorteilhaft. Ein verbrennungstaktsynchrones Verstellmoment bzw. ein relativer Momentenverlauf vereinfacht die energetische Bewertung des Aufwands zur Verstellung, ohne dass dabei hinsichtlich der Güte (Stellgenauigkeit) der resultierenden Positionsveränderungen Abstriche gemacht werden müssen. Dies liegt daran, dass bei Abbrems- und Beschleunigungsphasen bei geringen Positionsunterschieden große Unterschiede im Energieaufwand auftreten können. Demnach wird der klassischen mittleren Sollposition des Aktors (globale Aktorstellung) ein relatives zusätzliches Verstellmoment (relative Aktorvariation) aufgeprägt, um damit den Aktor einer weiteren relativen Beschleunigung und/oder Abbremsung auszusetzen, die zu einer Geschwindigkeitsvariation und damit zu einer Positionsveränderung des Aktors führt. Damit lassen sich die globale Einstellung des Aktors und die relative Variation des Aktors auch steuerungstechnisch besonders elegant überlagern.In another development of the method, the relative actuator variation comprises a relative desired course which is described via a drive signal impressed in a combustion cycle synchronous manner, in particular a torque curve of the actuator impressed with combustion cycle timing can. This may be an adjusting torque or a Verstellmomentverlauf. This embodiment is particularly advantageous for electric or electric motor driven actuators. A combustion clock synchronous adjusting torque or a relative torque curve simplifies the energetic evaluation of the effort for the adjustment without having to make any compromises with regard to the quality (positioning accuracy) of the resulting position changes. This is because during braking and acceleration phases with large differences in position large differences in energy consumption can occur. Accordingly, the classic middle target position of the actuator (global actuator position) a relative additional Verstellmoment (relative Aktorvariation) impressed, so as to suspend the actuator of a further relative acceleration and / or deceleration, which leads to a speed variation and thus to a change in position of the actuator. In this way, the global setting of the actuator and the relative variation of the actuator can also be superimposed particularly elegantly in terms of control engineering.

In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der relativen Aktorvariation unter Berücksichtigung wenigstens eines der folgenden Kriterien: Kosten der Aktorvariation, Nutzen der Aktorvariation, Grenzmoment und/der Stromaufnahme einer die Aktorvariation durchführenden Stelleinrichtung. Unter den Kosten der Aktorvariation sind in diesem Zusammenhang nicht nur die Mehrkosten einer zusätzlichen bzw. einer zusätzlich ertüchtigten Stelleinrichtung, sondern auch der erforderliche Energieaufwand zu verstehen, den die zusätzliche relative Aktorvariation erfordert.In a development of the method, the determination of the relative actuator variation takes place taking into account at least one of the following criteria: cost of the actuator variation, use of the actuator variation, limiting torque and / current consumption of an actuator performing the actuator variation. In this context, the costs of the actuator variation are understood to mean not only the additional costs of an additional or an additionally improved setting device, but also the required energy expenditure required by the additional relative actuator variation.

Dem gegenüber gestellt wird der Nutzen der Aktorvariation, der sich letztlich in dem angestrebten reduzierten Verbrauch bzw. der gewünschten oder erforderlichen Reduzierung der Emissionen niederschlägt. Kosten und Nutzen der Aktorvariation können beispielsweise in normierbare Kostenfunktionen gegeneinander abgewogen werden. Solche Funktionen erlauben es auch, über die Nutzungsdauer eines Verbrennungsmotors bzw. eines Fahrzeugs auftretende „Preisveränderungen“ zu berücksichtigen und so das Verfahren an sich ändernde Bedingungen anzupassen. „Preis-“ bzw. „Kostenänderungen“ können z.B. durch geänderte Emissions- bzw. Verbrauchsvorschriften verursacht werden.This contrasts with the benefits of actuator variation, which ultimately translates into the desired reduced consumption or the desired or required reduction in emissions. For example, cost and benefit of actuator variation can be balanced against normalizable cost functions. Such functions also make it possible to take account of "price changes" occurring over the useful life of an internal combustion engine or of a vehicle and thus to adapt the method to changing conditions. "Price" or "cost changes" may e.g. caused by amended emission and / or consumption regulations.

Grenzmoment und/oder Stromaufnahme einer die Aktorvariation durchführenden Stelleinrichtung müssen selbstverständlich auch berücksichtigt werden, um die lebensdauerrelevanten Randbedingungen hinreichend berücksichtigen zu können.Of course, limiting torque and / or current consumption of a setting device performing the actuator variation must also be taken into account so that the life-relevant boundary conditions can be adequately taken into account.

Ein weiter gebildetes Verfahren, bei welchem die relative Aktorvariation unter Berücksichtigung einer aktuellen Winkelposition des Verbrennungsmotors erfolgt, erlaubt eine besonders einfach Synchronisierung mit dem Verbrennungstakt, da die Kurbelwellenstellung oder auch die Nockenwellenstellung eine erfasste und allzeit verfügbare Prozessgröße darstellt, über die jede Zylinderstellung ableitbar ist und die in engem Zusammenhang mit den zu verändernden globalen und lokalen Druckpulsationen steht.A further developed method in which the relative Aktorvariation taking into account a current angular position of the engine, allows a particularly easy synchronization with the combustion cycle, since the crankshaft position or the camshaft position represents a detected and always available process variable over which each cylinder position is derivable and which is closely related to the changing global and local pressure pulsations.

In einer Weiterbildung des Verfahrens, bei dem zu jeder Winkelposition eine relative Aktorvariation und/oder ein relativer Aktorvariationsverlauf aus einem Speicher abrufbar ist, lassen sich die gewünschten Aktorvariationen bzw. Aktorvariationsverläufe nutzen, die in Simulationen, Versuchen oder aber auch Berechnungen gewonnen wurden und so über einen Speicher, beispielsweise einer Motorsteuereinheit verfügbar sind. Der Begriff „abrufbar“ soll in diesem Zusammenhang nicht dahingehend eingeschränkt werden, dass nur solche Aktorvariationen bzw. Aktorvariationsverläufe nutzbar wären, die bereits fest im Speicher abgelegt sind, sondern der Begriff abrufbar soll auch solche Aktorvariationen bzw. Aktorvariationsverläufe umfassen, die beispielsweise während des Echtzeitbetriebes in einem geeigneten Motorsteuergerät in Abhängigkeit von Eingangssignalen unterschiedlichster Sensoren, von hinterlegten bzw. berechneten Kennfeldern und Betriebspunkten ermittelt und mit Hilfe geeigneter Algorithmen bestimmt werden. Typische Sensorsignale können beispielsweise Drücke und Temperaturen an unterschiedlichen Stellen im Frischluftsystem und/oder im Abgassystem sein sowie Temperaturen im Kühlsystem oder im Kraftstoffsystem bzw. im Ölkreislauf sowie weitere Abgas- und verbrauchsrelevante Signalgrößen.In a further development of the method in which a relative actuator variation and / or a relative actuator variation course can be retrieved from a memory for each angular position, the desired actuator variations or actuator variation curves that were obtained in simulations, tests or also calculations and thus can be used a memory, such as a motor control unit are available. The term "retrievable" is not to be limited in this context to the effect that only those actuator variations or Aktarvariationsverläufe could be used, which are already stored in memory, but the term retrievable should include such Aktarvariationen or Aktorvariationsverläufe, for example, during real-time operation be determined in a suitable engine control unit in response to input signals of different sensors, stored or calculated maps and operating points and determined using appropriate algorithms. Typical sensor signals may be, for example, pressures and temperatures at different locations in the fresh air system and / or in the exhaust system, as well as temperatures in the cooling system or in the fuel system or in the oil circuit as well as further exhaust and consumption-relevant signal quantities.

In einer spezifischen Ausbildung des Verfahrens werden die Schritte ausgeführt:

  • Ermitteln einer aktuellen Winkelposition des Verbrennungsmotors, Auslesen einer relativen Aktorvariation und/oder eines relativen Aktorvariationsverlaufes aus dem Speicher und Überlagern der globalen Aktorstellung mit der relativen Aktorvariation und/oder des relativen Aktorvariationsverlaufes in Abhängigkeit von der aktuellen Winkelposition. Dieses Verfahren erlaubt eine besonders elegante Bestimmung und Realisierung der relativen Aktorvariation in Verbindung mit der globalen Aktorstellung.
In a specific embodiment of the method, the steps are carried out:
  • Determining a current angular position of the internal combustion engine, reading a relative Aktarvariation and / or a relative Aktarvariationsverlaufes from memory and superimposing the global Aktorstellung with the relative Aktarvariation and / or the relative Aktarvariationsverlaufes depending on the current angular position. This method allows a particularly elegant determination and realization of the relative actuator variation in connection with the global actuator position.

Bei einer weiteren Verfeinerung des Verfahrens umfasst der Überlagerungsschritt Folgendes: Umrechnen der relativen Aktorvariation und/oder des relativen Aktorvariationsverlaufes in eine Momentenänderung, Abgleichen der globalen Aktorstellung mit einer Ist-Position des Aktors und Bestimmung einer mittleren Momentenvorgabe, Addieren der Momentenänderung zur mittleren Momentenvorgabe und Ermitteln eines resultierenden Moments, Bestimmen eines Steuersignals aus dem resultierenden Moment und Übermitteln des Steuersignals an den Aktor bzw. eine Stelleinrichtung, welche den Aktor verstellt.In a further refinement of the method, the superpositioning step comprises the following: converting the relative actuator variation and / or the relative actuator variation course into a torque change, matching the global actuator position with an actual position of the actuator and determining a mean torque default, adding the torque change to the mean torque command, and Determining a resulting moment, determining a control signal from the resulting moment and transmitting the control signal to the actuator or an adjusting device which adjusts the actuator.

Dieses Verfahren umfasst eine Rückkopplung (Regelungsschleife) der Aktorstellung mit einer Ist-Position des Aktors (die ggf. gefiltert wird, um pulsationsbedingte Schwankungen auszugleichen), so dass nicht nur eine globale Soll-Aktorstellung zur Bestimmung eines resultierenden Momentes herangezogen wird, sondern eine um die Ist-Position korrigierte globale Aktorstellung als Grundlage dient. Das so bestimmte Steuersignal aus dem resultierenden Moment gewährleistet so die notwendige relative Aktorvariation mit minimalem Energieaufwand und damit zu minimalen „Kosten“.This method comprises a feedback (control loop) of the actuator position with an actual position of the actuator (which is optionally filtered to compensate for pulsation-induced fluctuations), so that not only a global target actuator position is used to determine a resulting moment, but one order the actual position corrected global actor position serves as the basis. The thus determined control signal from the resulting moment thus ensures the necessary relative Aktorvariation with minimal energy consumption and thus to minimal "costs".

Ein Verbrennungsmotor, der mit einer Steuerung versehen ist, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, erlaubt eine weitere Verbrauchs- und Emissionsoptimierung, ohne dass grundlegende Änderungen des Motorsystems erforderlich wären. Die Optimierungen können auch skalierbar durchgeführt werden, indem zunächst nur ein oder wenige wesentliche Aktoren für eine relative Aktorvariation vorgesehen oder ausgerüstet werden, z.B. beginnend mit der Drosselklappe. Dabei es ist auch möglich, über die Steuerung offenzuhalten, weitere Aktoren für die relative Aktorvariation vorzusehen, um für zukünftige Emissionsvorschriften zusätzliche Aktorvariationen realisierbar zu machen.An internal combustion engine provided with a controller adapted to carry out the method according to the invention allows further fuel consumption and emission optimization, without requiring fundamental changes of the engine system. The optimizations may also be performed scalable by first providing or equipping only one or a few essential actuators for a relative actuator variation, e.g. starting with the throttle. It is also possible to keep open via the controller to provide additional actuators for the relative actuator variation in order to make additional actuator variations feasible for future emission regulations.

Ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, ist bei reduzierten Emissionen bzw. bei reduziertem Kraftstoffverbrauch zu betreiben.A vehicle with an internal combustion engine, which is designed to carry out the method according to the invention, is to be operated with reduced emissions or with reduced fuel consumption.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einer Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 zwei Diagramme, die den Zusammenhang zwischen einer relativen Aktorvariation der Drosselklappe und der Wirkung auf den Saugrohrdruckverlauf zeigen;
  • 4 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der relativen Aktorvariation und einer zugehörigen Momentenvorgabe und
  • 5 eine Darstellung der Basisschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 a schematic representation of a vehicle with an internal combustion engine and a controller which is adapted to carry out the method according to the invention;
  • 2 a schematic representation of an embodiment of a method according to the invention,
  • 3 two diagrams showing the relationship between a relative actuator variation of the throttle valve and the effect on the Saugrohrdruckverlauf;
  • 4 a diagram showing the relationship between the relative actuator variation and an associated torque setting and
  • 5 a representation of the basic steps of the method according to the invention.

Die schematische Darstellung in 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Verbrennungsmotor 1, der ein Frischluftsystem 2, ein Abgassystem 3 und einen oder mehrere Zylinder 4, denen über ein oder mehrere Einlassventile 5 Frischluft zugeführt wird und aus denen über ein oder mehrere Auslassventile 6 Abgas abgeführt wird. Der angesaugte Frischluftstrom durchläuft zunächst einen Luftfilter 7, wird in einem Verdichterteil eines Abgasturboladers 8 verdichtet. Die Zufuhr der Frischluft wird über die Drosselklappenanordnung 9 geregelt, die einen von mehreren peripheren Aktoren bildet, durchläuft einen Ladeluftkühler 10 und strömt durch ein Einlassventil 5 in den Zylinder 4.The schematic representation in 1 shows a vehicle 100 with an internal combustion engine 1 who has a fresh air system 2 , an exhaust system 3 and one or more cylinders 4 which have one or more inlet valves 5 Fresh air is supplied and from which via one or more exhaust valves 6 Exhaust gas is discharged. The sucked fresh air flow first passes through an air filter 7 , is in a compressor part of an exhaust gas turbocharger 8th compacted. The supply of fresh air is via the throttle assembly 9 regulated, which forms one of several peripheral actuators, passes through a charge air cooler 10 and flows through an inlet valve 5 in the cylinder 4 ,

Der Abgasstrom wird durch ein Auslassventil 6 aus dem Zylinder 4 ausgeschoben, treibt die Turbine des Abgasturboladers 8 an, die mit einer variablen Turbinengeometrie und damit mit einer VTG-Verstellung 11 versehen ist, die einen weiteren peripheren Aktor bildet. Der Abgasstrom durchläuft weiter eine Abgasaufbereitung 12 (Katalysator NSC, DPF, etc.) und verlässt durch eine Abgasklappenanordnung 13 das Abgassystem 3.The exhaust gas flow is through an outlet valve 6 out of the cylinder 4 pushed out, drives the turbine of the exhaust gas turbocharger 8th with a variable turbine geometry and thus with a VTG adjustment 11 is provided, which forms a further peripheral actuator. The exhaust gas flow continues through an exhaust gas treatment 12 (Catalyst NSC, DPF, etc.) and exits through an exhaust flap assembly 13 the exhaust system 3 ,

Frischluftsystem 2 und Abgassystem 3 sind zum einem primär über die Zylinder 4 mit den Einlass- und Auslassventilen 5 und 6 gekoppelt und sekundär über eine Hochdruckabgasrückführung 14 mit einem Hochdruckabgasrückführungsventil 15 und eine Niederdruckabgasrückführung 16 mit einem Niederdruckabgasrückführungsventil 17. Die Abgasklappenanordnung 13, das Hochdruckabgasrückführungsventil 15 und das Niederdruckabgasrückführungsventil 17 sowie die VTG-Verstellung 11 bilden ebenfalls periphere Aktoren, die über elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtungen verstellbar, steuerbar oder aber regelbar sind.Fresh air system 2 and exhaust system 3 are primarily about the cylinder 4 with the intake and exhaust valves 5 and 6 coupled and secondarily via a high-pressure exhaust gas recirculation 14 with a high pressure exhaust gas recirculation valve 15 and a low pressure exhaust gas recirculation 16 with a low pressure exhaust gas recirculation valve 17 , The exhaust flap assembly 13 , the high pressure exhaust gas recirculation valve 15 and the low pressure exhaust gas recirculation valve 17 as well as the VTG adjustment 11 also form peripheral actuators that are adjustable, controllable or adjustable via electrically controllable adjusting devices.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das in Verbindung mit der Drosselklappenanordnung durchgeführt wird. Zur Durchführung des Verfahrens sind Sensoren erforderlich, die ebenfalls in 1 dargestellt bzw. skizziert sind. Dazu gehören ein Drosselklappenstellungssensor 18, ein Kurbelwellenpositionsgeber19. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a method according to the invention, which is carried out in conjunction with the throttle assembly. To carry out the method sensors are required, which are also in 1 are shown or sketched. These include a throttle position sensor 18 , a crankshaft position sensor 19 ,

Optional können auch weitere Sensoren vorgesehen werden, die beispielsweise zur Steuerung der VTG-Verstellung 11 der Hochabgasrückführung 14, der Niederdruckabgasrückführung 16 und der Abgasklappenanordnung 13 nutzbar sind.Optionally, other sensors can be provided, for example, to control the VTG adjustment 11 the high exhaust gas recirculation 14 , the low pressure exhaust gas recirculation 16 and the exhaust valve assembly 13 are usable.

Alle diese Sensoren geben ihr Signal an ein Motorsteuergerät 20 ab. All of these sensors give their signal to an engine control unit 20 from.

Bei dem Verfahren, das in 2 angegeben ist, bestimmt die Motorsteuerung 20 eine gewünschte Drosselklappenstellung, die einer globalen Aktorstellung GA entspricht. In einem Bestimmungsglied 20a der Steuerung 20 wird dabei aus einer Reihe von Fahrzeug- und Betriebszustandsdaten, wie Beschleunigung, Geschwindigkeit, Reibung, Drehmoment, prognostizierter Stellungsverlauf und anderen, eine erreichbare Drosselklappenstellung GAr ermittelt. Diese globale Aktorstellung GA wird in ein Drehmomentsignal MT1 umgerechnet und die erreichbare Drosselklappenstellung GAr wird über eine vom Drosselklappenstellungssensor 18 ermittelte Ist-Stellung DI über ein Pl-Element korrigiert und in ein Korrekturdrehmoment MT2 umgewandelt, welches das Drehmomentsignal MT1 korrigiert. Beide zusammen ergeben ein Drehmomentsignal MT, welches zur Einstellung der globalen Aktorstellung der Drosselklappe 9 dient, das Drehmomentsignal wird in einer Servoeinheit S in ein geeignetes Stromsignal umgewandelt, welches eine Stelleinrichtung SE (beispielsweise ein Elektromotor) der Drosselklappenanordnung ansteuert und die Drosselklappe eine gewünschte Stellung einnehmen lässt.In the method that is in 2 is specified determines the engine control 20 a desired throttle position, the global actuator position GA equivalent. In a destination 20a the controller 20 This is achieved from a series of vehicle and operating state data, such as acceleration, speed, friction, torque, predicted position history and others, an achievable throttle position GA r determined. This global actor position GA turns into a torque signal MT1 converted and the achievable throttle position GA r is via one of the throttle position sensor 18 determined actual position DI corrected via a Pl-element and in a correction torque MT2 which converts the torque signal MT1 corrected. Both together give a torque signal MT , which is used to adjust the global actuator position of the throttle 9 serves, the torque signal is in a servo unit S converted into a suitable current signal, which is an adjusting device SE (For example, an electric motor) controls the throttle assembly and the throttle can take a desired position.

Zur Einstellung einer zusätzlichen relativen Aktorvariation RA (zusätzliche Verstellung der Drosselklappe) wird ein eingephastes Kurbelwellenstellungssignal abgegeben und in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung und weitere Betriebsgrößen aus einem Kennfeld eine relative Aktorvariation RA bzw. ein relativer Aktorvariationsverlauf RA aus einem Speicherglied 20b der Steuerung 20 abgerufen und in eine Momentenänderung ME umgerechnet. Das Einphasen des Kurbelwellensignals zu einer Drosselklappenschwingung erfolgt über ein optionales Einphasungsglied 20c. Über eine optionale Rampenfunktion RF wird die Änderung ggf. dämpfend ein- bzw. ausgefast. Die Momentenänderung ME, die zu einer relativen Aktorvariation RA führen soll, wird zur mittleren Momentenvorgabe MT addiert, welches so beispielsweise mit einer Änderungsamplitude versehen wird, die dann wunschgemäß im Servo S zu einem entsprechenden elektrischen Signal führt, mit dem der Aktor, hier die Drosselklappe 9, angesteuert wird.For setting an additional relative actuator variation RA (Additional adjustment of the throttle valve) is issued a phased crankshaft position signal and a function of the crankshaft position and other operating variables from a map relative Aktorvariation RA or a relative actuator variation history RA from a storage member 20b the controller 20 retrieved and in a moment change ME converted. The phase-in of the crankshaft signal to a throttle valve vibration via an optional phasing member 20c , Via an optional ramp function RF If necessary, the change is attenuated or chamfered. The moment change ME leading to a relative actuator variation RA should lead, becomes the mean moment setting MT added, which is so provided for example with a change amplitude, which then as desired in the servo S leads to a corresponding electrical signal with which the actuator, here the throttle 9 , is controlled.

Diese Ansteuerungskonzept lässt sich auch auf andere Aktoren übertragen. Es ist auch möglich, das Ansteuerungskonzept an mehreren Aktoren gleichzeitig auszuführen und diese Ansteuerungskonzepte untereinander abzustimmen, so dass sehr feingliedrige ergänzende Motorabstimmungen hinsichtlich der Frischluft- und Abgasströme möglich sind.This control concept can also be transferred to other actuators. It is also possible to carry out the actuation concept at several actuators simultaneously and to tune these actuation concepts with one another, so that very delicate complementary engine tunings with respect to the fresh air and exhaust gas flows are possible.

Die Kurvenverläufe in 3 zeigen in der oberen Kurve den Stellungsverlauf α einer Drosselklappe über den Kurbelwellenwinkelverlauf φ, bei der periodisch eine zusätzliche Öffnungsrampe OR eingefügt ist. Die Hauptstellung α0 der Drosselklappe ändert sich über den Kurbelwellenwinkel φ nicht und die zusätzliche Öffnungsrampe wird periodisch dazwischen eingefügt. Dabei stellt die Hauptlinie die globale Aktorstellung α0 da und die zwischengeschalteten Rampen OR die relativen Aktorvariationen.The curves in 3 show in the upper curve the position course α a throttle valve over the crankshaft angle curve φ , at the periodically an additional opening ramp OR is inserted. The main position α 0 the throttle valve changes over the crankshaft angle φ not and the additional opening ramp is interposed periodically. The main line represents the global actor position α 0 there and the intermediate ramps OR the relative actuator variations.

Das in 2 dargestellte Schema umfasst die in 5 angegebenen Basisschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere:

  • 210 Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1)
  • 220 Bestimmen einer globalen Aktorstellung (GA)
  • 230 Einstellen der globalen Aktorstellung (GA)
  • 240 Ermitteln einer relativen Aktorvariation (RA)
  • 250 Verändern der globalen Aktorstellung (GA) um die relative Aktorvariation (RA),
This in 2 Scheme includes the in 5 specified basic steps of the method according to the invention, in particular:
  • 210 Detecting an operating state of the internal combustion engine ( 1 )
  • 220 Determining a global actuator position ( GA )
  • 230 Setting the global actuator position ( GA )
  • 240 Determining a relative actuator variation ( RA )
  • 250 Changing the global actor position ( GA ) about the relative actuator variation ( RA )

In der darunter gestellten Kurve sind die Auswirkungen der relativen Aktorvariationen hinsichtlich des Druckverlaufes P im Ansaugrohr verstellbar. Die periodischen Pulsationen des Druckverlaufs zeigen jeweils im Bereich der relativen Aktorvariationen eine veränderte Druckabfallslinie PA. Dieser veränderte Druckabfall ist dazu nutzbar, den Druck und die Ansaugmasse in einem Zylinder 4 in der Ansaugphase zu verändern. Damit kann gezielt eine Gasmenge und/oder eine -zusammensetzung im Frischluftsystem verbrauchs- und/oder emissionsmindernd eingestellt werden. Die dazu optimale relative Aktorvariation RA wird dazu betriebspunktabhängig in Versuchen und/oder Simulationen bzw. durch Berechnungen ermittelt.The curve below shows the effects of the relative actuator variations on the pressure curve P adjustable in the intake manifold. The periodic pulsations of the pressure curve each show an altered pressure dropline in the range of relative actuator variations PA , This altered pressure drop can be used to control the pressure and the intake mass in a cylinder 4 to change in the intake phase. In this way, it is possible to deliberately set a gas quantity and / or composition in the fresh air system to reduce consumption and / or emissions. The optimal relative actuator variation RA is determined operating point-dependent in experiments and / or simulations or by calculations.

4 zeigt, wie die relative Aktorvariation über eine Momentensignalveränderung realisiert wird. Dabei zeigt die obere Kurve im Detail den Verlauf der relativen Aktorvariation im Bereich der Öffnungsrampe OR und die untere Kurve den dazu erforderlichen Momentenverlauf. Die Kurven zeigen, dass für eine zusätzliche Öffnung nur relative kurze Momentenimpulse MI+ erforderlich sind, um zum einen die Drosselklappe 18 in Richtung zusätzlicher Öffnung zu beschleunigen und diese Öffnungsbewegung durch Gegenimpulse MI- und MI+ wieder abzubremsen, zum Offenhalten ist kein weiteres Momentensignal erforderlich. Zum Wiederschließen ist wiederum ein Momentenimpuls MI- in Richtung Klappe schließen erforderlich, und unmittelbar daran anschließend Gegensignale MI+ und MI- , um die Schließbewegung wieder zu stoppen. 4 shows how the relative Aktarvariation is realized via a torque signal change. The upper curve shows in detail the course of the relative actuator variation in the area of the opening ramp OR and the lower curve the required torque curve. The curves show that for an additional opening only relatively short momentary pulses MI + are required, on the one hand the throttle 18 to accelerate towards additional opening and this opening movement by counter-pulses MI - and MI + decelerate again, to hold open no further torque signal is required. For re-closing is again a momentum pulse MI - close towards the flap required, and immediately thereafter counter-signals MI + and MI - to stop the closing movement again.

Solche Momentimpulse MI+ und MI- können sehr stromsparend und mit niedrigem Energieaufwand durchgeführt werden. Such momentary impulses MI + and MI - can be carried out very energy efficient and with low energy consumption.

Über die Amplitude der Drehmomentimpulse kann die Geschwindigkeit der Stellungsänderung beliebig variiert werden. Das heißt, die Änderung kann entweder sehr weich (mit niedrigem Drehmomentimpulsen) oder auch relativ sprunghaft (mit hohen Drehmomentimpulsen) realisiert werden.The speed of the change in position can be varied as desired via the amplitude of the torque pulses. That is, the change can be realized either very soft (with low torque pulses) or relatively abruptly (with high torque pulses).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Fahrzeugvehicle
11
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
22
FrischluftsystemFresh air system
33
Abgassystemexhaust system
44
Zylindercylinder
55
Einlassventilintake valve
66
Auslassventiloutlet valve
77
Luftfilterair filter
88th
Abgasturboladerturbocharger
99
Drosselklappenanordnungthrottle assembly
1010
LadeluftkühlerIntercooler
1111
VTG-VerstellungVTG adjustment
1212
Abgasaufbereitungexhaust gas treatment
1313
AbgasklappenanordnungExhaust flap assembly
1414
HochdruckabgasrückführungHigh-pressure exhaust gas recirculation
1515
HP-AGR-VentilHP-EGR valve
1616
NiederdruckabgasrückführungLow-pressure exhaust gas recirculation
1717
LP-AGR-VentilLP EGR valve
1818
DrosselklappenstellungssensorThrottle position sensor
1919
KurbelwellenwinkelstellungssensorCrankshaft angle position sensor
2020
Motorsteuerungmotor control
20a20a
Bestimmungsglieddeterminer
20b20b
Speichergliedmemory element
20c20c
EinphasungsgliedEinphasungsglied
GAGA
globale Aktorstellungglobal actor position
GAr GA r
erreichbare Aktorstellungachievable actuator position
MT1 MT 1
Drehmomentsignal (GA)Torque signal ( GA )
MT2 MT 2
Korrekturmomentcorrection torque
SESE
Stelleinrichtungsetting device
SS
Servoeinheitservo unit
RARA
relative Aktorvariationrelative actuator variation
MEME
Momentenänderungtorque change
RFRF
Rampenfunktionramp function
MTMT
mittlere Momentenvergabeaverage torque allocation
αα
DrosselklappenstellungwinkelThrottle position angle
OROR
Öffnungsrampeopening ramp
α0 α 0
globale Aktorstellung (AR)global actor position ( AR )
PP
Druckverlauf (Ansaugrohr)Pressure curve (intake pipe)
PA P A
geänderte Druckabfallsliniemodified pressure drop line
MI+ MI +
Momentenimpulstorque pulse
MI- MI -
Momentenimpulstorque pulse
210210
Erfassen eines Betriebszustands des VerbrennungsmotorsDetecting an operating condition of the internal combustion engine
220220
Bestimmen einer globalen AktorstellungDetermine a global actor position
230230
Einstellen der globalen AktorstellungSetting the global actor position
240240
Ermitteln einer relativen AktorvariationDetermining a relative actuator variation
250250
Verändern der globalen Aktorstellung um die relative AktorvariationChanging the global actuator position by the relative actuator variation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010061859 A1 [0010]DE 102010061859 A1 [0010]
  • DE 102010061859 [0010]DE 102010061859 [0010]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (100), mit mehreren Zylindern (4), einem Frischluftsystem (2) und einem Abgassystem (3), in denen im Betrieb Druckpulsationen auftreten und mit wenigstens einem peripheren Aktor (9, 11, 13, 15, 17) mit: - Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1) - Bestimmen einer globalen Aktorstellung (GA) - Einstellen der globalen Aktorstellung (GA) - Ermitteln einer relativen Aktorvariation (RA) - Verändern der globalen Aktorstellung (GA) um die relative Aktorvariation (RA), wobei die relative Aktorvariation (RA) verbrennungstaktsynchron derart erfolgt, dass eine mittels der relativen Aktorvariation (RA) bewirkte Veränderung der Druckpulsation eine Wunschgasmenge und/oder eine -zusammensetzung im Zylinder (4), im Frischluftsystem (2) und/oder im Abgassystem (3) verbrauchs- und/oder emissionsminimierend einstellt.Method for operating an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle (100), having a plurality of cylinders (4), a fresh air system (2) and an exhaust system (3) in which pressure pulsations occur during operation and having at least one peripheral actuator (9, 11, 13, 15, 17) with: - Detecting an operating state of the internal combustion engine (1) Determining a Global Actuator Position (GA) - Setting the global actuator position (GA) Determining a relative actuator variation (RA) Changing the global actuator position (GA) by the relative actuator variation (RA), wherein the relative actuator variation (RA) is combustion clock synchronous such that a change in the pressure pulsation caused by the relative actuator variation (RA) represents a desired gas amount and / or composition in the cylinder (4), in the fresh air system (2) and / or in the exhaust system (3) consumption and / or minimizing emissions. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine periphere Aktor einen der folgenden umfasst: Drosselklappe (9), Hochdruck-AGR-Ventil (15), Niederdruck-AGR-Ventil (17), VTG-Verstellung (11), Abgasklappe (13).Method according to Claim 1 wherein the at least one peripheral actuator comprises one of the following: throttle (9), high pressure EGR valve (15), low pressure EGR valve (17), VTG adjustment (11), exhaust flap (13). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die relative Aktorvariation (RA) einen relativen Sollverlauf umfasst, der mittels eines verbrennungstaktsynchronen Ansteuersignals, insbesondere ein Verstellmoments (ME, MI+, MI-), einstellbar ist.Method according to Claim 1 or 2 , wherein the relative Aktorvariation (RA) comprises a relative desired course, which is adjustable by means of a Verbrennungsstaktsynchronen drive signal, in particular a Verstellmoments (ME, MI + , MI - ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ermitteln der relativen Aktorvariation (RA) unter Berücksichtigung eines der folgenden Kriterien erfolgt: Kosten der Aktorvariation, Nutzen der Aktorvariation, Grenzmoment und/oder Stromaufnahme einer die Aktorvariation durchführenden Stelleinrichtung.Method according to one of Claims 1 to 3 in which the determination of the relative actuator variation (RA) takes place taking into account one of the following criteria: cost of the actuator variation, use of the actuator variation, limit torque and / or current consumption of an actuator performing the actuator variation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die relative Aktorvariation (RA) unter Berücksichtigung einer aktuellen Winkelposition (φ) des Verbrennungsmotors erfolgt (1).Method according to one of Claims 1 to 4 in which the relative Aktorvariation (RA) taking into account a current angular position (φ) of the internal combustion engine takes place (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zu jeder Winkelposition (φ) eine relative Aktorvariation (RA) und/oder ein relativer Aktorvariationsverlauf aus einem Speicher (20b) abrufbar ist.Method according to one of the preceding claims, in which for each angular position (φ) a relative Aktorvariation (RA) and / or a relative Aktarvariationsverlauf from a memory (20b) is retrievable. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 6 mit: - Ermitteln einer aktuellen Winkelposition (φ) des Verbrennungsmotors (1) - Auslesen einer relativen Aktorvariation (RA) und/oder eines relativer Aktorvariationsverlaufes (RA) aus einem Speicher (20b) - Überlagern der globalen Aktorstellung (GA) mit der relativen Aktorvariation (RA) und/oder des relativen Aktorvariationsverlaufes.Method according to one of Claims 1 to 6 with: - Determining a current angular position (φ) of the internal combustion engine (1) - Reading out a relative Aktarvariation (RA) and / or a relative Aktarvariationsverlaufes (RA) from a memory (20b) - Overlaying the global Aktorstellung (GA) with the relative actuator variation (RA) and / or the relative Aktarvariationsverlaufes. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Überlagern der globalen Aktorstellung (GA) mit der relativen Aktorvariation und/oder des relativen Aktorvariationsverlaufes umfasst: - Umrechnen relativen Aktorvariation (RA) und/oder des relativen Aktorvariationsverlaufes in eine Momentenänderung (ME, MI+, MI-) - Abgleichen der globalen Aktorstellung (GA) mit einer Istposition (DI) des Aktors (9, 11, 13, 14, 17) und Bestimmen einer mittleren Momentenvorgabe (MT) - Addieren der Momentenänderung (ME, MI+, MI-) zur mittleren Momentenvorgabe (MT) und Ermitteln eines resultierenden Moments (ME und MT) - Bestimmen eines Steuersignals aus dem resultierenden Moment und - Übermitteln des Steuersignals an den Aktor.Method according to Claim 7 wherein superimposing the global actuator position (GA) with the relative actuator variation and / or the relative actuator variation course comprises: - converting relative actuator variation (RA) and / or relative actuator variation history into a moment change (ME, MI + , MI - ) - matching global actuator position (GA) with an actual position (DI) of the actuator (9, 11, 13, 14, 17) and determining a mean torque specification (MT) - adding the torque change (ME, MI + , MI - ) to the mean torque specification (MT ) and determining a resulting moment (ME and MT) - determining a control signal from the resulting moment and - transmitting the control signal to the actuator. Verbrennungsmotor (1) mit einer Steuerung (20, 20a, 20b, 20c), die dazu ausgebildet ist das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Internal combustion engine (1) with a controller (20, 20a, 20b, 20c) adapted to carry out the method according to one of the preceding claims. Fahrzeug (100) mit einem Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 9.Vehicle (100) with an internal combustion engine (1) according to Claim 9 ,
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